5. Семинарские занятия

Совершенно невозможно представить изучение физики без решения задач. Этот вид деятельности организован в форме семинаров, на которых решаются задачи (РЗ), осваиваются специальные методы решения задач, сдаются самостоятельно решенные домашние задачи (СЗ). Учебно-методическое обеспечение работы на семинарах и самостоятельной работы студентов представлены в учебном пособии [11]. Завершение каждого модуля предусматривает выходной контроль – это аудиторная контрольная работа (КР) и защита индивидуального контрольного задания (ИКЗ). В приведенном ниже плане семинарских занятий (5.1) буквой Аотмечены номера задач, рекомендуемых для решения на семинаре под руководством преподавателя, а буквойСотмечены номера задач для самостоятельной работы (домашние задачи).

5.1.План семинарских занятий

Таблица

Номер модуля	Номер занятия	тема занятия	номера задач [11]
1	1	Основы теории вероятностей и молекулярной статистики	А: 1.1−1.5 С: 1.1−1.4
	2	Средние значения физических величин и их флуктуации	А:2.1−2.4 С:2.1−2.4
	3	Биномиальное распределение	А:3.1−3.5 С:3.1−3.4
	Третья неделя: последний срок распределения вариантов индивидуальных контрольных заданий (ИКЗ)
	4	Распределение Максвелла	А:4.1−4.7 С:4.1−4.5
	5	Распределение Больцмана	А: 5.1−5.4 С: 5.1 −5.4
	6	Равнораспределение энергии по степеням свободы	А:6.1−6.4 С:6.1−6.4
	7	Аудиторная контрольная работа по темам семинаров 4,5,6
	Седьмая неделя: последний срок защиты ИКЗ и домашних задач первого модуля
2	8	Введение в термодинамику. Внутренняя энергия. Работа. Теплота	А:8.1−8.4 С:8.1−8.4
	9	Первое начало термодинамики. Теплоёмкость. Процессы в газах	А:9.1−9.4 С:9.1−9.4
	10	Циклические процессы. Тепловые машины и их эффективность	А:10.1−10.7 С:10.1−10.4
	11	Второе начало термодинамики	А:11.1−11.4 С:11.1−11.4
	Одиннадцатая неделя: начало сдачи ИКЗ второго модуля
	12	Термодинамические функции. Условия равновесия	А:12.1−.12.4 С:12.1−12.4
	13	Контрольная работа
3	Тринадцатая неделя: последний срок защиты ИКЗ второго модуля
	14	Реальные газы	А:14.1−14.4 С:14.1−14.4
	15	Внутренняя энергия газа Ван-дер-Ваальса. Эффект Джоуля-Томсона	А:15.1−15.4 С:15.1−15.4
	16	Фазовые переходы первого рода	А:16.1−16.4 С:16.1−16.4
	17	Явления переноса	А:17.1 −17.4 С:17.1−17.2
	18	Явления переноса	А:17.5−17.6 С:17.3−17.6
	Восемнадцатая неделя: последний срок сдачи ИКЗ третьего модуля

Индивидуальные контрольные задания по молекулярной физике Вариант 1

Модуль 1

1.Исходя из биномиального распределения Р(m,)доказать, что наиболее вероятным является состояние газа с равномерным распределением частиц по двум половинам объема:m=n/2, гдеn– число частиц во всем объемеV = 2. Использовать формулу Стирлинга.

2. Электроны в полупроводниках, сталкиваясь с некоторыми атомами, так называемыми локальными центрами, могут быть ими захвачены. Сечение захвата σ зависит от кинетической энергии электрона Егдеa– константа. Определить зависимость от температуры среднего времени жизни электрона до захвата. Концентрация локальных центров захватаn_цизвестна. Считать, что для электронов в полупроводниках справедлива статистика Максвелла.

3. Через какое время tнасос Ленгмюра откачает двухлитровый баллон с воздухом от давлениямм рт. ст. домм рт. ст., если баллон соединён с насосом трубкой длиноюl= 25 см и диаметраD= 7 мм? Скорость откачки насосаK= 1000 см³/с. Температура воздухаt= 18°C.

Модуль 2

4. Воду, находящуюся при 0 ºCи давленииР= 100 атм, расширяют адиабатически и квазистатически до атмосферного давления. Найти изменение температуры воды в этом процессе, если коэффициент объемного расширения воды в этих условиях отрицателен и равенºС^-1.

5. Найти уравнение адиабаты для газа, уравнение состояния которого дается в виде

P = P₀(1 +αT−βV),

где постоянные ,иР₀известны. Считать, что молярная теплоемкость газас_vне зависит от температуры.

6. Тепловая машина с идеальным газом в качестве рабочего вещества совершает обратимый цикл, состоящий из изохоры, адиабаты и изотермы. Рассчитать количества тепла, получаемые рабочим веществом на каждом этапе цикла. Найти к. п. д. машины как функцию максимальной и минимальной температур, достигаемых газом в этом цикле.

7. Один моль Н₂О охлаждается от температурыt₁=25Cдоt₂=0Cи замерзает. Всё тепло, полученное охлаждающей машиной, работающей с максимальной теоретически допустимой эффективностью, передаётся другому молюH₂Oприt₁=25C, в результате чего его температура повышается до 100С. Сколько молей Н₂О переходит в пар при 100С? Какую работу должен произвести рефрижератор? Теплота испаренияqпри 100С равна

40,9 кДж / моль. Теплота плавления льда при 0С равна 6 кДж / моль.

Модуль 3

8. Записать уравнение реального газа типа Дитеричи в приведённых переменных:

9. Один конец стержня поддерживается при температуре Т₁, а другой – при температуре Т₂. Сам стержень состоит из двух частей, длины которых l₁ и l₂, а коэффициенты теплопроводности ₁ и ₂. Найти температуру поверхности соприкосновения частей стержня.

10. Рассматривая удельную теплоту испарения qкак работу, затрачиваемую на преодоление внутреннего давленияP_i, найти зависимость междуP_i,qи плотностью жидкости. Считать, что жидкость подчиняется уравнению Ван-дер-Ваальса.